Functional selective innervation of sacral roots to pelvic detrusors and sphincters: A canine electrositmulation study
Hou Chunlin, Zhang Shimin, Xu Ruishen, et al.
Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai200003
Objective: To provide experimental basis for neural reconstruction of micturition and defecation in SCI patients.Methods: After the transection of T10 and laminectomy of L4~L7, bilateral L7~S3 roots were electrostimulated separately in 16 mongrel dogs.The pressure of urocyst and urethra were recorded synchronously in all those 16 dogs, while the pressure of rectum and anus were recorded in 7 dogs.Results; S2 is the most dominant nerve of urinary detrusor. 45.2% of total pressure increase is attribute to S2, while 80.7% is attribute to S1 and S2. S1 is the most dominant nerve of urinary sphincter. 43.4% of total pressure increase is attribute to S1, while 76.7% is attribute to S1 and S2.For tectal destusor, S2 is the most dominant nerve, with S1 and S3 at a less degree.For anal sphincter, S3 is the most dominant nerve, with S1 and S2 at a less degree.For both lower urinary and gastroenterology, the right sacral roots provide more innervation than the left ones.Conclusion: It is important for the reconstruction of micturition and defecaetion in SCI patients that the detrusors and sphincters of pelvic organ are innervated by different dominant nerve in spinal roots.
Key wordsSacral rootElectostimulationBladder and urethralAnorectumInnervation
脊髓损伤(SCI)不仅造成损伤平面及其以下的肢体瘫痪,而且也引起内脏器官的运动功能障碍,尤以脊髓终末支配的盆底排泄器官功能障碍对病人影响最大。如何改善SCI病人的排尿、排便功能,是至今尚未很好解决的医学难题。1976年英国Brindley[1]创用骶神经前根电刺激恢复SCI病人的可控制性排尿和排便,效果良好,在欧美国家获得了广泛的临床应用,至1998年已施行1000多例。上海长征医院于1999年5月在新加坡国立大学医院Timothy Lee的帮助下,开展了国内第1例手术,术后效果良好,病人非常满意。为配合这一技术在国内的开展,作者进行了犬的动物实验研究,通过电刺激骶神经根时测定膀胱与尿道、直肠与肛门的压力变化,探讨不同骶神经根对盆底器官功能的选择性支配作用。
1材料和方法
健康杂种雄狗16只,体重(12.8±2.4)kg。饲养1周后进行实验。2.5%戊巴比妥钠1ml/kg静脉麻醉后,建立静脉通道,补液1000ml并应用抗生素。
1.1膀胱尿道测压
将三腔管测压管与尿流动力学测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品)连接,调整两测压管滴水速度约为4ml/min。将测压管置于狗膀胱同平面,通过电脑显示器调整压力基数(大气压读数)。测压灵敏度为0.1kPa(1 cmH2O)。膀胱输水管管径为7F,膀胱、尿道两测压管为4F。膀胱测压管开口与进水管末端平齐,尿道测压管开口位于膀胱测压管开口近侧5 cm处。先将三腔管全部插入膀胱内,此时两测压管读数相等,为膀胱内压。向外缓慢拖动三腔管,直至尿道测压管读数上升至最大而膀胱测压管读数不变处。将三腔管缝合固定,防止移动。
1.2直肠肛门测压
将动物俯卧位固定。用手指清理直肠,如有粪便予以排空。将D3-智能型双导程肛肠测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品)启动,注水、排空管道气体,将直肠、肛门测压球与各自传感器接通,并与电脑连接好。在测压球表面涂抹石蜡油,先将直肠测压球送入直肠,深约5~7 cm,再将肛门测压管插入肛门2~3 cm。将测压管固定牢靠。
1.3手术方法
动物固定,剃净脊背。垫好骨盆,防止膀胱受压。常规消毒铺巾。先作T10/T11平面椎板切开,在硬膜外用血管钳对脊髓进行夹闭,造成犬的横断性脊髓损伤模型。作L4~S1切口,咬除L5~L7棘突和椎板,清除硬膜外脂肪,暴露硬脊膜。将硬脊膜向左右推动,显露L7及S1、S2和S3神经根。清理神经根周围脂肪组织,可以看出L7神经根出L7S1椎间孔。向下依次定出S1、S2和S3神经根。
通过输水管抽净膀胱后,注入50ml生理盐水。用Cantata-2000型肌电图仪依次对左右两侧L7~S3神经根进行电刺激,刺激参数为2.0mA,50Hz,200 μs,5~10 s。同时记录膀胱和尿道的压力变化曲线,储存于电脑中。
膀胱测压完毕后,排空膀胱。进行肛肠测压。将直肠囊球注入生理盐水50ml,用同样的电刺激参数进行刺激,同时记录直肠和肛门的压力变化曲线。
2结果
16只犬均进行了膀胱尿道测压研究。7只犬进行了直肠肛门测压研究。
2.1膀胱测压
电刺激脊神经根时膀胱压力升高缓慢,曲线平稳上升,一般在2~3s内达到最高峰。电刺激两侧S1、S2、S3时膀胱压力均有升高,一般S2增加幅度最大,S1次之,S3较少(图1)。电刺激L7神经根时,左侧有6例增加为0,2例为负值(最低-0.8kPa);右侧有8例增加为0,1例为负值(-0.4kPa);其余增加均为正值,最高为1.7kPa。
图1电刺激神经根时膀胱压力变化曲线
以相差≥1.0kPa为标准,比较同侧不同神经根对膀胱的支配作用,32侧中S2>S1>S3的有27侧,S1>S2>S3的有5侧。将两侧数据综合比较,刺激S2的压力升高值占升高总额的45.2%,S1占35.5%,S3占16.1%,L7占3.2%。
以同样标准比较左右两侧神经根对膀胱的支配作用,右侧占优势者为多(11/16),相等(2/16)和左侧占优势者(3/16)较少。将16例左右两侧分别综合计算,刺激各神经根时膀胱压力升高的平均值,右侧较左侧高,分别为:S1 5.1%,S2 17.4%,S3 11.2%。
2.2尿道测压
电刺激脊神经根时尿道压力升高很快,曲线陡直上升,在1s内达到最高峰。与膀胱相似,电刺激两侧S1~S3时尿道压力均有升高,一般以S1升高幅度最大,S2次之,S3较少(图2);电刺激L7神经根时,左侧有4例压力增加为0,1例为负值(-0.6kPa);右侧有3例压力增加为0,1例为负值(-0.5kPa);其余增加均为正值,最高为2.5kPa。
图2电刺激神经根时尿道压力变化曲线
以相差≥1.0kPa为标准,比较同侧不同神经根对尿道的支配作用,32侧中S1>S2>S3的有29侧,S2>S1>S3的有3侧。将左右两侧数据综合比较,S1的压力升高值占总额的43.4%,S2占
